Исследование магнитных свойств антиферромагнетиков в области ориентационного перехода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУР ІМЕНІ Б.І.ВЄРКІНА

о;,

На правах рукопису

УДК 537.622.5

САВИЦЬКИИ Володимир Миколайович

ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АНТИФЕРОМАГНЕТИКІВ В ОБЛАСТІ ОРІЄНТАЦІЙНОГО ПЕРЕХОДУ

01.04.11 - магнетизм

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук

ХАРКІВ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана б Фізико-технічному інституті низьких температур ім.Б.І.Вєркіна Національної Академії наук України.

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук,

старший науковий співробітник ДУДКО Костянтин Львович (ФТІНТ НАН України, старший науковий співробітник)

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник ХАЦЬКО Євген Миколайович (ФТІНТ НАН України, провідний науковий співробітник).

доктор фізико-математичних наук, професор

МАКАРОВ Володимир Іванович (НВП "Хартрон-Плант”, завідуючий відділом).

Провідна установа - Харківський Національний університет ім.

В.Н.Каразіна (Фізичний факультет).

Захист відбудеться березня 2000 р. о & годині на засіданні Спеціалізованої ради К64.175.03 при Фізико-технічному інституті низьких температур ім. В.І.Вєркіна НАН України (61164, м.Харків-164, пр.Леніна, 47).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-технічного інстигуту низьких температур ім.Б.І.Вєркіна НАН України.

Автореферат розіслано лютого 2000 р.

Вчений секретар Спеціалізованої ради доктор фізико-математичних наук

Є.С.Сиркін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. Проблема фазових переходів - одна з центральних у макрофізиці. В останній час поряд з добре вивченими переходами типу порядок - непорядок інтерес дослідників викликають переходи типу порядок-порядок, коли структура втрачає стійкість і перетворюється в структуру нової симетрії. Ці перетворення відбуваються шляхом орієнтаційних фазових переходів (ОФП), які в анти-феромагнетиках (АФМ) викликаються, зокрема, зовнішнім магнітним полем. До цього часу накопичено досить значний об'єм знань, які систематизовано в роботах [1-4]. Характерним завданням більшості робіт по експериментальному вивченню таких переходів було вимірювання критичних полів та їх залежність від зовнішніх параметрів, а також ідентифікація і вивчення властивостей фаз, що реалізуються до та після переходу. В той же час особливої уваги потребує питання про те, що являє собою структура АФМ в безпосередній близькості до точки фазового переходу (ФП), і чи ідентична вона структурі однієї з фаз. У відповідності з теорією Ландау для надпровідників, що має, очевидно, і загальний термодинамічний сенс, в області ФП виникає неоднорідний стан (проміжний або змішаний), що і було підтверджено експериментально. У зв'язку з цим при інтерпретації результатів досить суттєво визначити рід переходу і тип стану, який при цьому реалізується. Інтерес до цієї задачі визначається як фундаментальними аспектами подальшого розвитку проблеми ФП в АФМ, так і широким застосуванням магнітних матеріалів у техніці та електроніці. Особливо актуальною ця проблема видається у зв'язку з пошуками нових матеріалів з наперед заданими і керованими властивостями.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами: Робота виконана в розвиток традиційних досліджень відділу низькотемпературного магнетизму ФТІНТ НАНУ, що ведуться тут на протязі багатьох років. Вони проведені у межах тематичного плану інституту з відомчої тематики за темою ’’Статичні та динамічні властивості маг-нітоконцентрованих систем” ^ державноі реєстрації 019611002953), зокрема, її розділу, присвяченому вивченню магнітних фазових перетворень і неоднорідних станів у багатопідг.раткових магнетиках.

Мета роботи - докладне дослідження поведінки ряду АФМ з різниш! тилами симетрії під час спінової переорієнтації, що відбувається у зразкові під дією зовнішнього магнітного поля. Головне завдання -це визначення зовнішніх параметрів ОФЇІ, його роду, та типу структур, які при цьому реалізуються. Значної уваги потребує проблема інтерпретації експериментальних результатів та їх співставлення з даними інших авторів. Об'єктами досліджень було обрано як одноосьові (Мпр2, СгзОз ), так і двоосьовий (СиСІ2*2НгО) АФМ, а також орто-ферит БтЕеОз та АФМ протофаза ВТІШ ЬааСиО.*.

Наукова новизна одержаних результатів визначається рядом експериментальних фактів, отриманих вперше, які і складають основні положення дисертації, що виносяться на захист:

1. Виявлення явища зменшення магнітної сприйнятливості анти-феромагнетика під час ОФП при малих кутах відхилення зовнішнього поля відносно АФМ-вісі кристалу.

2. Відокремлення оборотної частини магнітної сприйнятливості від необоротної в зразках, що знаходяться в проміжному стані. Використання даного явища у якості методу, придатного для визначення типу магнітного розшаруваніія зразка під час ОФП.

3. Виявлення магнітного розшарування у АФМ Сг^Оз, що є відмінним від проміжного стану.

4. Виявлення тонкої структури слабкоферомагнітного переходу у купраті лантану.

5. Виявлення явища магнітної пам’яті у монокристалі Ьа^СиО^

6. Виявлення впливу рідкісноземельно} підсистеми на орієнтацій-ний перехід у самарієвому ортофериті при Т < 4,2 К.

Практичне значення роботи. Експериментальне відокремлення внесків двох різних механізмів у магнітну сприйнятливість під час ОФП може сприяти одержанню теоретичних оцінок параметрів намагнічення АФМ кристалів. Зокрема, можливе визначення констант магнітного гамільтоніана як одно-, так і двоосьових АФМ з врахуванням результатів експериментів. З огляду на розширення сфери практичного використання даного класу матеріалів у техніці досить корисним буде

- З -

і застосування розробленого нового методу досліджень. Виявлення вивчення явища магнітної пам'яті у ЬагСи04 може в значній мірі стимулювати як теоретичні, так і дослідні роботи з пошуку нових моделей механізму надпровідності ВТНП.

Особистий внесок здобувача: Всі результати, що ввійшли до дисертації, одержані за безпосередньою участю здобувача. Ним особисто створено експериментальну установку для магнітних досліджень у полі надпровідного соленоїда та ряд інших пристроїв. Дисертант брав участь у плануванні та проведенні експериментів, обговоренні їх результатів та написанні друкованих праць.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались: на Республіканських наукових семінарах з фізики магнітних явищ (м.Донецьк,

1987, 1988 та 1990 p.), XIX Науково-технічній конференції молодих вчених та спеціалістів НТК ФТІНТ АН УРСР (м.Харків, 1988 p.), Міжнародній конференції з магнетизму (м.Париж, 1988 p.), 4-й Міжнародній конференції з фізики магнітних матеріалів (м.Щирк-Біла, Польща, 1988 p.), 18-й Всесоюзній конференції з фізики магнітних явищ (м.Калінін, 1988 p.), Міжнародній конференції з магнітних фазових переходів (м.Осака, 1990 p.), Обласній 21-й науково-технічній конференції молодих дослідників (м.Харків, 1990 p.), 35-й Щорічній конференції з магнетизму та магнітних матеріалів (м.Сан-Дієго, 1990 р.), 19-й Всесоюзній конференції з фізики магнітних явищ (м.Ташкент, 1991 p.), Міжнародній конференції ’’Сверхпроводимость. Физические аспекты” (м.Харків, 1995 p.), 21-й Міжнародній конференції з фізики низьких температур (LT-21) (м.Прага, 1996 p.), 7-й Міжнародній конференції з феритів (ICF-7) (м.Бордо, 1996 p.), XXXI Нараді з фізики низьких температур (м.Москва, 1998 p.), 22-й Міжнародній конференції з фізики низьких температур (LT-22) (м.Хельсінки, 1999 р).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковано у 8 друкованих працях:

1. Dudko K.L., Eremenko V.V., Gapon N.V., Savitskii V.N. and Soloviev V.V. Spin-flop transition in СиСІ2*2НзО: apomalies of magnetic properties and macroscopic structure // J.de Physique. - 1988. V.49,

N12. - Р.С8-821. .

2. Галон Н.В., Дудко К.Л., Еременко В.В., Савицкий В.Н., Соловьев В.В. Спин-флоп в анти ферромагнитном MnFa: аномалии магнитных свойств в модуляционных измерениях // Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. - Калинин: -

1988. - С.740-741.

3. Eremenko V.V., Dudko K.L., Gapon N.V., Savitskii V.N., Soloviev V.V. and Finegold V.L. On the influence of the rare-earth subsystem on the orientation transition in samarium orthoferrite // Acta Physica Polonica. - 1989. V.A76, N1. - P.79-81.

4. Савицкий B.H., Соловьев B.B., Галон H.B., Дудко К.Л. Влияние магнитной обработки на ’’слабоферромагнитный” переход в ЬагСи04// Тезисы докладов Областной XXI научно-технической конференции молодых исследователей ФТИНТ АН УССР. -Харьков: -1990. -С.61-62.

5. Галон Н.В., Дудко К.Л., Савицкий В.Н., Соловьев В.В. Проявление "магнитной памяти” в антиферромагнитной фазе La2Cu04 // Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. - Часть 2. - Ташкент: - 1991. - С.12.

6. Дудко К.Л., Гапон Н.В., Савицкий В.Н., Соловьев В.В. Слабоферромагнитный переход в монокристалле La2Cu04 в нестационарном поле // ФНТ. - 1995. Т.21, N3. - С.270-277.

7. Savitsky V.N, Dudko K.L., Gapon N.V., Soloviev V.V. Coercivity of interphase boundaries at magnetization of antiferromagnetic MnF2 in the intermediate state // Czech.Joum. of Phys. - 1996. V46, NS4. -P.2117-2118.

8. Савицкий B.H., Гапон H.B., Дудко К.Л. Исследование магнитных неоднородностей при спин-флоп переходе в СГ2О3 // Тезисы докладов 31 Совещания по физике низких температур. - М.: -1998. -

С.96-97.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків та списку використаних джерел, що містить 115 найменувань. Загальний обсяг роботи складає 102 сторінки тексту та 66 малюнків, розміщених на 38 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми проведених досліджень, вказана мета дисертаційної роботи, наукова новизна одержаних результатів, їх практична цінність, та перераховано основні положення роботи, які виносяться на захист.

У першому розділі міститься короткий огляд теоретичних уявлень про ОФП, що відбувається під дією зовнішнього магнітного поля у одноосьових та двоосьових АФМ. Акцентовано увагу на характеристиці стану речовини, що реалізується під час ОФП у зразках скінченних розмірів. Зроблено короткий опис кристалічних та магнітних структур речовин, які є предметом досліджень даної роботи, а також приведено основні експериментальні результати, що характеризують властивості цих речовин.

У другому розділі викладено методику експериментальних досліджень ОФП в АФМ: Докладно описано способи одержання імпульсного та постійного магнітного поля а також методику охолодження зразків. Особливу увагу звернено на створення систем орієнтації зразків у зовнішньому полі. Описано систему вимірювань та реєстрації експериментальних даних. Зроблено опис нового методу магнітних вимірювань, що поєднав у одному експерименті дві широко відомі методики - індукційну та модуляційну. Це дозволило одержати результати, недосяжні для окремого їх використання. Основою комбінованої методики є модуляція імпульсного магнітного поля (довжина імпульсу - 33 мс) змінним полем частотою 2 МГц та амплітудою 1 Е з окремою реєстрацією відгуку зразка на їх дію.

Третій розділ присвячено експериментальним дослідженням ОФП у АФМ різної симетрії. Оновним результатом досліджень є виявлення явища зменшення магнітної сприйнятливості антиферомагнетика під час ОФП при незначних кутах відхилення зовнішнього ноля відносно АФМ-вісі кристалу.

Теоретично магнітна сприйнятливість визначена як ДМ/АН, при умові спрямування ДН до 0. До цього часу експериментатори не надавали особливого значення розмірам інтервалу ДН у своїх вимірюваннях. Але при деяких умовах ця обставина може відігравати визначальну роль. На мал.1 представлено результати, одержані комбінова-

ні

ною методикою на зразкові СиСІ2*2ІІ20. Тут приведено кутові залежності магнітної сприйнятливості, одержані у індукційному (крива 1) та модуляційному (крива 2) каналах.

Мал.1. Кутові залежності магнітної сприйнятливості, виміряної у одному експерименті індукційною (1) та модуляційною (2) методиками, та повної ширини інтервалу поля переходу (3) в СиС12*2Н20.

Звертає увагу незвична поведінка кривої 2. Традиційно стрибок сприйнятливості під час переходу є тим більшим, чим точніше орієнтовано зовнішнє поле вздовж АФМ-вісі. Нам же вдалося одержати криву, коли зі зменшенням кута нахилу поля сприйнятливість спадає

1 при <р=0 вона є мінімальною. Така поведінка сприйнятливості виявлена вперше. Область кутів, де існують розбіжності в експериментальних результатах, відповідає звичайним розмірам критичної області існування проміжного стану у АФМ (див. напр. [4-5]). Згідно з літературними даними доменна структура ПС реалізується і в СиСІ2*2НзО. А оскільки при наявності доменної структури намагнічення зразка відбувається головним чином за рахунок зміщення доменних стінок, то крива

2 ілюструє складову сприйнятливості, обумовлену їх оборотним рухом. Такий рух відбувається у проміжку між різного роду дефектами та не-однорідностями зразка, а також шляхом прогинання доменної стінки у випадку її закріплення на точкових дефектах, і відбувається завдяки модулюючому полю малої амплітуди. Якщо ж величина зовнішнього поля починає перевищувати значення енергії зв’язку стінки з дефектами, то відбувається стрибкоподібне її переміщення в нове положення (стрибок Баркгаузена).

Кутова залежність оборотної сприйнятливості може бути пояснена таким чином. Коли кут орієнтації поля вздовж АФМ-вісі близький до критичного кута існування ПС у даній речовині, то ширина доменної стінки є сумірною з розміром самого зразка. Тому така стінка практично не взаємодіє з дефектами, переважна більшість яких має розміри набагато менші за її ширину. Зі зменшенням кута нахилу поля ширина стінки зменшується, що призводить до збільшення кількості сумірних дефектів, які з нею взаємодіють. При строгій орієнтації поля вздовж вісі кристалу ширина стінки мінімальна, і вона взаємодіє з максимальною кількістю дефектів, що і призводить до мінімального значення сприйнятливості.

В той же час, крива 1, що знята індукційною методикою, поряд з оборотною, включає в себе і необоротну складову сприйнятливості, яка визначається рухом доменних стінок шляхом стрибків Баркгаузена. Цю необоротну частину можна виділити, якщо від кривої 1 відняти криву 2. Згідно з мал.1 максимальне її значення складає більше 50% від повної.

В дисертації приводяться також результати вимірювань кутової залежності воличини поля орієнтаційного переходу при відхиленні його в трудній площині. Вони дали можливість вперше експериментально визначити критичний кут існування ОФП в цій площині фг = 51,9±0,6°, що непогано співпадає з теоретичною оцінкою. Експериментально визначене фс дало можливість розрахувати важливе співвідношення констант анізотропії, виходячи з виразу для гамільтоніана двоосьового АФМ.

Співставлення одержаних нами експериментальних результатів з відомими літературними даними свідчить на користь того факту, що спін-флоп перехід в дигідраті хлориду міді відбувається шляхом ФП 1 роду з реалізацією проміжного стану, критичний кут існування якого складає 7' - 10'.

Таким чином, експериментальне розділення механізмів намагнічування дозволяє використовувати даний факт у якості інструменту для визначення типу магнітного розшарування під час ОФП. Що й підтверджується застосуванням комбінованої методики до інших відомих об'єктів - фториду марганцю, де існування ІІС не викликало сумніву, та півтораокису хрому, де воно не спостерігалось.

На мал.2 приведено польові залежності повної магнітної сприйнятливості МпР2 (крива 1) та необоротної її частини (крива 2). Залежність необоротної сприйнятливості (крива 2) за характером процесів, що відбуваються у зразку, може бути розділена на декілька ділянок, які добре співпадають з етапами виникнення та перетворень доменної структури даної речовини, фото якої приведені в роботі [6].

Мал.2. Польові залежності повної диференційної магнітної сприйнятливості МпРг (крива 1) та необоротної її частини (крива 2).

$

(Н/Н1-1)*100, %

У полі аж до Ні зразок перебуває в однодоменному стані і його повна сприйнятливість плавно зростає за рахунок обертання АФМ-вектора. У інтервалі від Ні до Н2 виникають зародки перекинутої фази, що, поступово розповсюджуючись, утворюють смужкову доменну структуру. У полях від Нг до Нз відбувається збільшення об'єму доменів спін-флоп фази за рахунок доменів початкової фази шляхом переміщення доменних стінок. Завершальний етап переходу від Нз до Н4 відповідає поступовому зменшенню об'єму області магнітного розшарування та зростання області перекинутої фази.

Слід звернути увагу на чітко вирізнені точки перегинів кривої 2. їх значення по полю можуть бути розраховані з високою точністю. Так, наприклад, додаткова похибка у визначенні величини поля переходу в багатодоменний стан (точка НІ) не перевищує 0,06%.

В дисертації приведено також кутові залежності повної сприйнятливості фториду марганцю та її складових: оборотної та необоротної. За залежністю необоротної сприйнятливості визначено її макси-

мальне значения, що склало близько 75% від повної, а також уточнено значення критичного кута існування ПС <рс=30±2'.

ОФП в Сг203 досліджувався як індукційною, так і комбінованою методиками. Завдяки першій з них было виміряно абсолютне значення магнітної сприйнятливості х та мінімальна ширина переходу по полю ДН. Ці величини мають важливе значення для ідентифікації сталу речовини під час ОФП та визначення роду переходу. Виміряне значення х виявилось у 20 разів менше, а ширина переходу у 20 разів більшою, ніж передбачувані теорією для реалізації ПС. В гой же час., відсутність поперечних складових вектора намагніченості при строгій орієнтації поля вздовж АФМ-вісі свідчить про виникнення у зразкові магнітонеоднорідної структури.

Кутові залежності сприйнятливості, виміряні комбінованою методикою, свідчать про переважаючу роль оборотних процесів під час намагнічення Сг20з. Як індукційна (д\і), гак і модуляційна (Хт) сприйнятливості плавно зростають при спрямуванні кута <р до 0. Незначна різниця між ними існує у інтервалі і^±30' і при <р=0 вона не перепитує 8%.

Очевидно, зразок під час переходу розбивається на ділянки (домени) з протилежним напрямком обертання вектора антиферомагне-тизму. При цьому в сусідніх доменах утворюються поперечні складові намагніченості протилежного напрямку. Межі таких доменів будуть перпендикулярними до зовнішнього поля. Під час. зміни поля та обертання ЛФМ-вектора, відбувається компенсація поперечних складових намагніченості, що і призводить до відсутності сигналу у поперечних вимірювальних котушках.

Таким чином, основний внесок у намагнічування даного зразка дає процес обертання вектора антиферомагнетизму. Це суттєво відрізняється від випадку ФП І роду, коли основним механізмом намагнічення є зміщення доменних стінок.

У четвертому розділі приведено результати досліджень спін-орієп-таційного переходу у ЭтРеОз нижче гелієвої температури. Було знято температурні залежності у інтервалі від 4,2 К до 1,3 К трьох величин: диференційної магнітної сприйнятливості х П'Д час ОФГІ, величини поля переходу Нс та стрибка магнітного моменту ДМ. Визначено, то у вказаному інтервалі х зростає у 7 разів, стрибок моменту ДМ збілі.-

шується майже удвічі а величина поля переходу II с зростає менш ніж на 9%.

З теорії відомо, що у 8тКеОз при зниженні температури нижче точки компенсації (~8 К) можлива зміна роду фазового переходу з II па. 1. Абсолютні вимірювання х, проведені нами, дали значення 0.07, що більш ніж утричі менше за потрібне для ідентифікації ФП І роду. Можливо, що нами не була досягнута необхідна для цього температура.

Для того, щоб узгодити факт подвійного зростання стрибка моменту ДМ з незначною зміною поля переходу Нс, нами зроблено припущення, іцо зі зниженням температури майже удвічі зростає ефективна константа анізотропії. А оскільки при такій температурі залізні під-гратки знаходяться у стані насичення, то одержаний результат можна пояснити квазіпарамагнітною поляризацією рідкісноземельних іонів, яка і може призвести до зростання стрибка моменту.

П’ятий розділ присвячено дослідженням слабкоферомагнітного переходу (СФІІ) у протофазі ВТНП Ьа2Си04. Монокристалічний зразок купрату лантану має шарувату структуру, яка складається з АФМ впорядкованих СиО-площин, кожна з яких має поперечний слабкофе-ромагнітний момент. Моменти сусідніх площин спрямовані антипара-лельно і кристал АФМ впорядковується (Т/у=260 К) у напрямку вісі Ь кристалу, що перпендикулярна до цих площин. Якщо вздовж Ь спрямувати зовнішнє магнітне поле, то по досягненні ним деякого критичного значения Нс магнітні моменти площин, що спрямовані антипаралельно до /7, різко змінюють свій напрямок на протилежний і кристал набуває слабкоферомагнітного моменту вздовж поля. Одночасно відбувається значний стрибок провідності зразка (див.напр. [8]). Тісний зв’язок електричних властивостей цієї речовини зї) магнітними властивостями дозволив нам слідкувати за поведінкою системи спінів під час СФП шляхом вимірювання електропровідності зразка у зовнішньому полі.

ІІамм здійснено вимірювання провідності купрату лантану у імпульсному магнітному полі (Н>60 кЕ), спрямованому вздовж Ь, як двох-, так і чогирьохзондояою методикою. Оскільки результати виявились ідентичними, то більшість експериментів проведено першою з них, щоб якомога, докладніше дослідити окремі ділянки зразка.

Па мал.З приведено польові залежності відносної провідності монокристалу ЬагСиО* у зростаючому (крива 1) та спадаючому (крива

2) магнітному полі при Т=20,4 К для двох різних ділянок зразка.

і.з

в.

«в.

«гЬ.ил.

1.0

—г~ їв

-і—

20 ЗО 40 ЗО Бв

Н. кО.

—І----------Г“

70 ВИ

“І— 30

Мал.З. Залежності (т/сго купрату лантану від напруженості зростаючого (1) та спадаючого (2) магнітного поля для двох різних ділянок зразка.

о

Стрибок провідності під час СФП в цілому за своїми параметрами відповідає даним [8] та результатам інших дослідників. Але звертає увагу, що залежність на мал.З(а) має значно більшу амплітуду стрибка і меншу його ширину, ніж на 3(6). У першому випадку ми маємо справу з більш досконалою ділянкою кристалу, що може характеризуватись більш рівномірним розподілом додаткового кисню. Картина СФП на цій ділянці є більш інформативною - перехід у зростаючому полі відбувається у два етапи, а у спадаючому - в один. Така поведінка провідності виявлена вперше.

Особливо чітко видно це на мал.4(а), де представлено польову залежність похідної провідності (Ісг/сН при Т=4,2К. Звертає увагу наявність магнітного гістерезису, що також відповіде® літературним даним.

Порівняння картини переходу на залежностях <і<т/ск(Н), знятих при 77 К, 20,4 К, 14 К та 4,2 К, показує, що при зниженні температури співвідношення амплітуд двох максимумів змінюється - перший пік поступово збільшується за рахунок другого. Магнітний гістерезис при цьому зростає з 1,6 до 13 ісЕ.

При Т=4,2 К зразок було піддано магнітній обробці полем близько 120 кЕ. У результаті двохступінчастість переходу у зростаючому полі зникла (див. мал.4(б)). Подальші варіації величини поля ні до яких змін не призвели. Цей ефект магнітної пам’яті виявився досить три-

валим: зразок перебував у такому стані більше двох діб. Початкова двохступінчастість переходу була відновлена лише шляхом підвищення температури вище 14 К.

И, М» И. кО*

Мал.4. Залежності похідної провідності купрату лантану від магнітного поля до (а) та після (Ь) магнітної обробки.

Експериментальні факти двохступінчастості СФП у зростаючому магнітному полі та ефект магнітної пам’яті не знаходять пояснень у рамках існуючої моделі магнітної структури ЬазСи04 (див. напр.[9]). Одним з можливих шляхів її вдосконалення могло б бути збільшення удвічі елементарної магнітної комірки даної речовини.

Поведінка провідності зразка під час СФП нагадує криву намагніченості АФМ РеСОз під час орієнтаційного переходу з антиферо- в парамагнітний стан [7]. У обох цих речовинах намагнічення у зростаючому полі відбувається двохступінчасто, а у спадаючому - одним стрибком. Крім того має місце аналогія і у природі орієнтаційних переходів: у обох випадках під час переходу у зростаючому полі з’являється підграткове виродження (спін-фліп), а у спадаючому полі виродження знімається.

У зв’язку з відзначеною подібністю кривих, що відносяться до АФМ РеСОз та Ьа2Си04, а також наявністю внутрішньої аналогії між цими магнітними орієнтаційними переходами постає питання про виникнення у області досліджуваного переходу магнітних структур, які характерні для змішаного стану надпровідників II роду. Виникає також питання про зв’язок такої структури з надпровідним станом купрату лантану, у який він переходить при зміні концентрації кисню.

Відповіді на ці питання, які б грунтувались на сукупності наших експериментальних даних, є передчасними. Але необхідність подальших досліджень сумнівів не викликає.

У висновках сформульовано основні результати експериментальних досліджень даної дисертації:

1. Вперше виявлено явище зменшення диференційної магнітної сприйнятливості при малих кутах відхилення •зовнішнього поля відносно АФМ-вісі у зразках дигідрату хлориду міді в області ОФП. Визначено, що цей перехід у даній речовині, при спрямуванні зовнішнього поля у легкій площині, відбувається шляхом ФП І роду з реалізацією проміжного стану. Визначено критичний кут існування ГІС у даному зразку - у?с~10'. Вперше експериментально визначено критичний кут існування ОФП при відхиленні зовнішнього поля у трудній площині. Його значення фс — 51,9° непогано співпадає з теоретичною оцінкою.

2. Вперше експериментально відокремлено внески у намагнічення АФМ двох механізмів, що обумовлені оборотним та необоротним зміщенням доменних стінок. Визначено відносний вклад у намагнічення процесів необоротного зміщенням стінок доменів шляхом стрибків Варк-гаузена. Він становить: у СиСЬ*2Н20 - близько 50%, у МпРз - 75%. На прикладі польової залежності необоротної сприйнятливості МпР2 визначено етани формування та еволюції структури ПС, що добре співпадають з відомими літературними даними. З високою точністю визначено положення особливих точок на фазовій діаграмі фториду марганцю.

3. Експериментальний факт розділення оборотного та необоротного механізмів намагнічення використано у якості методу вимірювань, що дозволяє визначати тип магнітного розшарування АФМ у процесі орієнтаційного переходу. Метод рекомендовано для використання на масивних зразках або речовинах, які складно досліджувати традиційними методами (наприклад, оптичними).

4. Виявлено магнітне розшарування під час ОФП зразка СггОз, яке не може бути ідентифіковане як ГІС. Визначено, що спінова переорієнтація у даній речовині'відбувається переважно за рахунок оборотних процесів намагнічення.

5. Виявлено зростання стрибка магнітного моменту під час 0ФГ1 у самарієвому ортофериті зі зниженням температури нижче 4.2 К, яке

може бути пояснено квазіпарамагнітною поляризацією рідкісноземельних іоній у полі залізноїпідгратки. Визначено, що при цьому ефективна константа анізотропії зростає: майже удвічі.

6. Виявлено, що СФП у купраті лантану у зростаючому імпульсному магнітному полі відбувається у два етани, а у спадаючому має місце один стрибок. При розміщенні зразка у полі, яке перевищує Нс більш ніж удвічі (при Т=4,2 К), обидва стрибки відбуваються одно-етапно. Початкова двохс/гупінчастість переходу відновлюється лише після нагрівання зразка вище 14 К. Виявлені експериментальні факти можуть бути теоретично обгрунтованими лише при умові уточнення існуючої моделі магнітної структури ЬагСіїО.).

Список використаних джерел

1. Боровик-Романов А.С. Антиферромагнетизм // Итоги науки.

- М.: Изд.АН СССР, 1962. - 216 с.

2. Туров Е.А. Физические свойства маглитоупорядоченных кристаллов. - М.: Наука, 1967. - 224 с.

3. Вонсовский С.В. Магнетизм. - М.: Наука, 1971. - 1032 с.

4. Фарзтдинов М.М. Физика магнитных доменов в антиферромагнетиках и ферритах. - М.: Наука, 1981. - 156 с..

5. Дудко К.Л., Еременко В.В., Фридман В.М. Скачки намагниченности и доменная структура фторида марганца при опрокидывании подрешеток // ЖЭТФ. - 1971. Т.61, N10. - С.1553-1563.

6. King A.R., Paquette D. Spin-Flop Domains in M11F2 // Phys.Rev. Lett. - 1973. V.30, N14. - C.662-666.

7. Дудко K.JI., Еременко B.B., Фридман В.М. Исследование перехода Г'еСОз из антиферро- в парамагнитное состояние иод действием сильного магнитного поля // ЖЭТФ. - 1975. Т.68, N2. - С.659-671.

8. Thio Т., Thurston Т.R., Preyer N.W., Picone P.J., Kastner М. А., Jenssen Н.Р., Gabbe D.R., Chen C.Y., Birgeneau R.J., and Aharony A. Antisymmetric exchange and influence 011 the magnetic structure and conductivity of La2Cu04 // Phys.Rev.B. - 1988. V38, N1. - P.905-908.

9. Барьяхтар В.Г., Львов B.A., Локтев В.М., .Яблонский Д.А. К теории спин-переориентационных фазовых переходов и спиновых волн в La2Cu04 // СФХТ. - 1989. Т.2, N8. - С.59-69.

Савицькмй В.М. Дослідження магнітних властивосіей антиферо-магнєтиків в області оріентаційного переходу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата, фізико -математичних наук ча. спеціальністю 01.04.11 - магнетизм. - Фізико-технічний інститут низьких іемператур ім. В.І.Ве.ркіна ПАН України, Харків, 2000.

Дисертацію присвячено вивченню ряду АФМ у промесі ОФІ1 під дією зовнішнього магнітного поля. На прикладі СиСІ2*2І І2() та MnF2 вперше експериментально |)Озділено складові намагнічення, обумовлені оборотним та необоротним зміщенням доменних стінок. Запропоновано новий метод досліджені., у якому використано властивість коерцитив-ності стінок доменів. Виявлено тонку структуру СФП та явище магнітної пам’яті у La.2CuO.|. Результати можуть бути використані у лабораторіях, що вивчають властивості АФМ та вплив магнітних властивостей ВТНП-матеріалів на їх надпровідність.

Ключові слова: антиферомагнетик, магніте поле, вектор анги-феромагнєтизму, орієнтаційний фазовий перехід, проміжний стан, магнітна сприйнятливість, намагніченість, провідність.

Savitsky V.N. Investigation of a magnetic properties of the ant.iferro-magnets in the orientation transition region. - Manuscript.

Thesis for a candidates degree by speciality 01.04.11 - magnetism.

- В.I.Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering National Academy of Science of Ukraine, Kharkiv, 2000.

Dissertation is devoted to investigation of behavior of a number of AFM in a process of spin reorientation under influence of a magnetic field. The sample magnetization component related to (.lie irreversible displacement, of interphase boundaries is separated experimentally on example CuCl2*2H20 and MnF2. A new method of the measurements is proposed. It is based on the coercive properties of domain boundaries. The fine structure of the spin-orientation transition and the magnetic memory phenomena in La2CuC>4 has been established. The results may be used in a laboratories which study properties of AFM insulators and influence of the magnetic properties of HTSO on their superconductivity.

Key words: antiferromagnet, magnetic field, AFM-vector, orientation phase transition, intermediate state, magnetic suscept ibility, conductivity, magnetization.

Савицкий В.Н. Исследование магнитных свойств антиферромагнетиков в области ориентационного перехода. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико -математических наук по специальности 01.04.11 - магнетизм. - Физикотехнический институт низких температур им. Б.И.Веркина НАН Украины, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена изучению поведения ряда АФМ веществ в процессе спиновой переориентации, происходящей в образце под действием внешнего магнитного поля. В диссертации на примере СиСЬ*2НзО и МпРг впервые экспериментально разделены составляющие магнитной восприимчивости, обусловленные обратимым и необратимым смещением доменных стенок в образцах, находящихся в промежуточном состоянии, и определен их относительный вклад в намагничивание данных АФМ. Определено, что поведение дигидрата хлорида меди в процессе ОФП может быть идентифицировано как ФП I рода. Предложен новый метод магнитных измерений, базирующийся на использовании свойства коэрцитивности доменных стенок. Обнаружено магнитное расслоение в образце полутораокиси хрома, отличное от ПС. Определено, что намагничивание данного вещества происходит, в основном, за счет процессов вращения АФМ-вектора. Обнаружено влияние редкоземельной подсистемы на ориентационный переход в самариевом ортоферрите при снижении температуры ниже 4,2 К. Обнаружено тонкую структуру слабоферромагнитного перехода и явление магнитной памяти в монокристаллическом ЬагСиО^ Данные экспериментальные факты могут быть теоретически интерпретированы лишь при условии уточнения традиционной модели магнитной структуры данного вещества. Высказано предположение, что поведение купрата лантана в процессе СФП может соответствовать наличию в нем магнитной структуры смешанного состояния. Основные результаты диссертации могут быть использованы в магнитных лабораториях, которые изучают свойства АФМ диэлектриков и влияние магнитных свойств ВТСП-материалов на их сверхпроводимость.

Ключевые слова: антиферромагнетик, магнитное поле, АФМ-вектор, ориентационный фазовый переход, магнитная восприимчивость, промежуточное состояние, намагниченность, проводимость.